Role of the turbulent mixing on the vertical distribution of minor constituents and the thermal budget around the UTLS region

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14791
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kohma Masashi 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80733550)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 乱流エネルギー散逸率 / 対流圏界面 / 対流圏界面漏斗現象 / 対流圏成層圏物質混合 / 中間圏 / 成層圏突然昇温

Outline of Final Research Achievements

Small-scale turbulent atmospheric motion is considered to contribute to the transport and mixing processes of tracer in the atmosphere. In this study, we estimated parameters characterizing small-scale turbulence (turbulent energy dissipation rate) from observations by a large atmospheric radar at Syowa Station in the Antarctic region, and elucidated the variations in turbulent energy dissipation rate associated with atmospheric phenomena from the Antarctic troposphere to the mesosphere, particularly the stratospheric polar vortex and sudden stratospheric warming. Note also that we found that the tropopause folding event, which is thought to be important in the mass exchange between the troposphere and stratosphere, frequently occurs along the Antarctic coastline, and clarified its dynamic mechanism.

Free Research Field

大気科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

大気境界層を除く対流圏から中間圏という広範な高度領域について南極上空の乱流の動態を明らかにした。天気予報・気候予測に用いられる数値シミュレーションにおいて、モデルで陽に取り扱えないほど小スケールの大気の運動の効果はパラメタリゼーションの手法で取り込まれている。しかしながら、それは大気境界層内の乱流に対して開発されたものであり、自由大気中での検証は、観測的知見の不足により十分に行われているとは言えない。本研究で明らかになった乱流強度の時空間変動は、乱流パラメタリゼーションとの比較を通じて、その検証が可能となることを意味する。